On offshore oil transmission, off-shore pipelines system is the main pattern to send the oil from offshore to onshore terminal, and plays an important role. However, because the harsh and complicated working condition of offshore pipelines, failures may happen because of corrosion, impulse and free-spanning. The failures will cause oil leakage, environment pollution and economic losses; and the damage-cleanup is really difficult and need a long time. In this situation, pipeline health monitoring is an urgent need. In this study, the free-spanning is mainly focused on because there is no much study on this part. However, because working condition of pipeline is harsh, the conventional conductive sensors could not survive in the environment; and another important feature of pipeline is that the length usually extended hundreds of kilometers, which is one of the big challenges for monitoring it, because we have no ideal about when and where failures may occur. When the potential damage or leakage locations are unknown, it is difficult to pre-determine the places to put localized sensors, such as electric strain gauge. So, distributed fiber optic sensors should be used.
BOTDA (Brillouin Optical Tine Domain Analysis) system which has a high measurement accuracy and wide range is a Brillouin-based optic fiber sensor .In this study, a feasibility study of optic BOTDA on off-shore pipeline monitoring is studied. Numerical simulation about off-shore pipeline and strain measurement experiment are carried on. Results tell us that BOTDA is an excellent tool to monitor the long-distance pipeline, and our BOTDA system in KRISS is possible for monitoring although improvement is needed to make.
본 연구에서는 장대 해저 파이프라인을 모니터링하는 방법에 대해 연구를 수행하였다. 장대한 길이와 어렵고 혹독한 근로 조건 때문에, Conventional conductive sensors 및 Point Sensor는 해저 파이프라인을 모니터링 하는데에는 적합하지 않다. 이에 반해 BOTDA 시스템은 분포형 계측 시스템으로서 길고 큰 사이즈의 구조물에 대해 분포적인 정보를 얻을 수 있고 어려운 환경에서도 용의하게 측정이 가능함으로 해저 파이프라인을 모니터링하는데 적합하다고 예상하여 한국표준과학 연구원(KRISS)에 있는 BOTDA시스템을 이용하여 해저 파이프라인 모니터링의 실현성에 관한 연구를 수행하였다. 우선 SAP 2000을 이용해서 각종 단면을 가진 파이프라인에 대해 시뮬레이션 하였고, 8m 광섬유를 사용한 BOTDA 시스템으로 Stain변화를 측정하였다. 8m 길이의 광섬유는 에폭시를 이용하여 빔에 고정을 시켰는데, 실험결과를 비교 분석해본 결과 KRISS에 있는 BOTDA 시스템은 거리 분해능력을 1m로, 펄스폭을 40ns로 설정했을 때 기존의 실제 데이터와 가장 흡사한 결과를 얻을 수 있으므로, 이 연구를 통해 BOTDA 시스템이 해저 파이프라인을 모니터링 하는데 좋은 방법임을 확인 할 수 있었다.
